三大宇宙速度是从研究两个质点在万有引力作用下的运动规律出发，人们通常把航天器达到环绕地球、脱离地球和飞出太阳系所需要的最小发射速度，分别称为第一宇宙速度（牛顿称之为环绕速度）、第二宇宙速度（脱离速度）和第三宇宙速度（太阳的逃逸速度）。

第一宇宙速度V1

V1＝7.9公里／秒。航天器沿地球表面作圆周运动时必须具备的速度，也叫环绕速度。按照力学理论可以计算出V1＝7.9公里／秒。航天器在距离地面表面数百公里以上的高空运行，地面对航天器引力比在地面时要小，故其速度也略小于V1。

第二宇宙速度V2

V2＝11.2公里／秒。当航天器超过第一宇宙速度V1达到一定值时，它就会脱离地球的引力场而成为围绕太阳运行的人造行星，这个速度就叫做第二宇宙速度，亦称逃逸速度。按照力学理论可以计算出第二宇宙速度V2＝11.2公里／秒。由于月球还未超出地球引力的范围，故从地面发射探月航天器，其初始速度不小于10．848公里／秒即可。

第三宇宙速度V3

V3＝16.7公里／秒。从地球表面发射航天器，飞出太阳系，到浩瀚的银河系中漫游所需要的最小速度，就叫做第三宇宙速度。按照力学理论可以计算出第三宇宙速度V3＝16.7公里／秒。需要注意的是，这是选择航天器入轨速度与地球公转速度方向一致时计算出的V3值；如果方向不一致，所需速度就要大于16.7公里／秒了。可以说，航天器的速度是挣脱地球乃至太阳引力的惟一要素，目前只有火箭才能突破该宇宙速度。

三大宇宙速度计算

第一宇宙速度：在以地球为半径的轨道上运行的速度，万有引力=向心力，GM/R^2=V^2/r

第二宇宙速度：能脱离地球引力到达无穷远处的最小速度。此时在无穷远处总能量为零，根据机械能守恒1/2V^2(动能)-GM/R(势能，是负的)=0

第三宇宙速度：能脱离太阳的引力到达无穷远处的最小速度。这样只需把第二宇宙速度方程中地球的质量换成太阳的质量，地球半径换成地球公转轨道半径就行了。但不同的是，解出速度后，还要再减去地球的公转速度才是最终的第三宇宙速度；因为地球的公转已经提供了一定的动能了，况且发射速度都是相对于地球来说的。

注：上面的方程中m（发射体的质量）都已经约去，所以像1/2V^2并不是真正的动能表达式，只是为了说明这个式子的物理意义。还有，第一第二宇宙速度的表达式中GM可以用gR^2来代换，这样就不必知道地球的质量了，地球半径为6400km。